KR19990063663A - Cellular communication system with multiple code rates - Google Patents
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Abstract
셀룰러 무선 시스템에서 에러 정정 코드 율을 선택하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 각 기지국은 전력 곱의 값 PP를 방송하는데, 이는 송신 전력 PBT와 요구되는 수신 전력 PBR이 곱해진 것이다. 이동 유니트는, 수신 전력 PMR을 측정하고, PP/PMR(24)을 계산함으로써, 적절한 송신 전력 PMT를 결정한다. 많은 채널 손실로 인해, 계산 결과가 이동 유니트의 최대 송신 전력 용량을 초과한다면(25), 이동 유니트는 더 낮은 코드 율을 사용하고, 송신 전력을 적절하게 조정한다(27, 31). 세 개의 코드 율, 2/3, 1/2, 및 1/3이 양호한 실시예에서 채널 손실 량에 따라 사용된다. 코드 율 선택은 또한 송신될 데이터의 양에 의존할 수도 있다(30, 33, 34). 기지국은, 모든 코드 율을 디코드하도록 시도하고, 최상의 결과를 선택함으로써, 코드 율을 검출한다.A method and apparatus for selecting an error correction code rate in a cellular wireless system. Each base station broadcasts the value PP of the power product, which is the product of the transmit power P BT multiplied by the required receive power P BR . The mobile unit determines the appropriate transmit power P MT by measuring the received power P MR and calculating the PP / P MR 24. Due to the large channel loss, if the calculation result exceeds the mobile unit's maximum transmit power capacity (25), the mobile unit uses a lower code rate and adjusts the transmit power appropriately (27, 31). Three code rates, 2/3, 1/2, and 1/3, are used depending on the amount of channel loss in the preferred embodiment. The code rate selection may also depend on the amount of data to be transmitted (30, 33, 34). The base station detects the code rate by trying to decode all code rates and selecting the best result.
Description
순방향 에러 정정(FEC) 코딩 기술은 통신 채널에서 개선된 에러 율 성능을 제공하기 위하여 빈번하게 사용된다. FEC 코딩은 수신 스테이션이 송신 스테이션에 의해 전달된 신호의 오염된 형태를 재구성할 수 있도록 한다. 원래의 신호에서의 에러는, 예컨대 낮은 출력 신호를 가리는 잡음, 간섭, 지형 특성에 의한 신호의 약해짐, 또는 레일라이(Rayleigh)(다중경로) 간섭에 기인한다.Forward error correction (FEC) coding techniques are frequently used to provide improved error rate performance in communication channels. FEC coding allows the receiving station to reconstruct the contaminated form of the signal transmitted by the transmitting station. Errors in the original signal are due, for example, to noise, interference that obscures low output signals, weakening of the signal due to terrain characteristics, or Rayleigh (multipath) interference.
FEC 코딩 기술은 1960년대 이후로 사용되어 왔고, 많은 문헌(예, George C. Clark와 J. Bibb Cain에 의한 "디지털 통신을 위한 에러 정정 코딩":1981년 프레넘 출판사)에서 설명되었다. FEC 코딩 기술의 공통의 특성은 엔코딩 처리가 송신되기 위해 필요한 비트의 총수를 증가시킨다는 것이다. 채널을 통해 전달될 비트의 총수에 대한 엔코더로 들어가는 비트의 총수의 비율은 일반적으로 "코드 율"("code rate")로 불린다. 코드 율이 낮을수록, 더 많은 수의 비트(데이터 비트와 에러 정정 코드 비트를 포함)가 송신되어야만 한다.FEC coding techniques have been used since the 1960s and have been described in many documents (eg, "Error Correction Coding for Digital Communications" by George C. Clark and J. Bibb Cain: Prenum Publishing Co., 1981). A common feature of FEC coding techniques is that the encoding process increases the total number of bits needed for transmission. The ratio of the total number of bits going into the encoder to the total number of bits to be delivered through the channel is commonly referred to as the "code rate". The lower the code rate, the more bits (including data bits and error correction code bits) must be transmitted.
전달될 비트의 총수를 증가시키는 것은, 송신을 위하여 더 넓은 대역폭이 유효해야 하는 것, 또는 사용자 정보가 채널 상에서 보내지는 비율("데이터 율")이, 코드화된 데이터를 포함하는 신호가 코드화되지 않은 신호에 의해 점유되었을 동일한 대역폭을 갖는 점까지 감소해야 하는 것을 필요로 한다.Increasing the total number of bits to be transmitted means that a wider bandwidth must be available for transmission, or that the rate at which user information is sent on the channel ("data rate") is such that the signal containing the coded data is not coded. It needs to be reduced to the point with the same bandwidth that would have been occupied by the signal.
일반적으로, 다른 모든 것이 동일한 상태에서, 낮은 코드 율을 갖는 FEC 코드를 사용하여 보다 더 양호한 정정 성능을 제공한다. 따라서, 매우 열악한 채널에 있어서, 허용할만한 에러 율 성능을 얻기 위하여 매우 낮은 코드 율을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 양호한 채널에 있어서, 매우 낮은 코드 율의 에러 정정 성능은 필요하지 않다. 이러한 경우, 더 높은 코드 율은 더 낮은 송신 코드 비트 율, 따라서 더 높은 데이터 율을 갖는 적절한 에러 율 성능을 제공한다. 따라서, 이러한 상황에 있어서, 특히 유효 대역폭이 고정된 시스템의 경우, 더 높은 코드 율을 사용하는 것이 더 바람직하다.In general, with all others being the same, using a FEC code with a lower code rate provides better correction performance. Thus, for very poor channels, it may be desirable to use very low code rates to achieve acceptable error rate performance. For good channels, very low code rate error correction performance is not needed. In this case, higher code rates provide adequate error rate performance with lower transmit code bit rates, thus higher data rates. Thus, in such a situation, it is more desirable to use higher code rates, especially for systems with a fixed effective bandwidth.
위성 시스템과 같은, 많은 통신 시스템에 있어서, 수신기에서의 신호 레벨은 사이트(site)에 따라 또한 시간에 대해 상대적으로 적게 변화한다. 이러한 시스템의 설계자의 주된 관심은 종종 링크를 통해 전달되는데 필요한 전력이고, 대역폭은 덜 중요할 수 있다. 시스템 설계자는 단일의 낮은 코드 율을 선택할 것이고, 적절하게 선택되었다면, 이러한 하나의 코드 율은 대부분의 경우 자원을 낭비함이 없이 적절한 성능을 제공한다.In many communication systems, such as satellite systems, the signal level at the receiver varies relatively from site to site and over time. The primary concern of the designer of such a system is often the power required to be delivered over the link, and bandwidth may be less important. The system designer will choose a single low code rate and, if properly chosen, this one code rate will provide adequate performance in most cases without wasting resources.
그러나, 지상의 이동 무선 통신에 있어서, 수신기에서의 신호는, 기지국으로부터 이동 유니트까지의 거리, 신호를 약화시킬 수 있는 지형 특성의 존재 여부, 및 레일라이 효과에 기인한 페이딩(fading)에 따라 넓은 범위로 변화한다. 채널은 대역폭 내에서 고정되고, 따라서 FEC 코딩의 사용은 채널의 통화량을 감소시킨다. 순방향 링크(기지국으로부터 이동 유니트로의) 상에 있어서, 수신된 신호 레벨이 적절하고, 코드 율이 상대적으로 높게 유지될 수 있는 것을 보장하기 위하여, 송신기 전력을 증가시키는 것이 간혹 단지 원가 면에서 경제적이다. 역방향 링크 상에 있어서, 장시간의 배터리 수명을 위하여 전력 소비를 최소할 필요 때문에, 또한 인체에 근접하여 고-전력의 마이크로웨이브 송신기를 놓는 것으로부터의 잠재적인 건강의 위험 때문에, 이동 유니트는 송신 전력 성능에서 빈번하게 또한 극도로 제한을 받는다. 많은 상황에 있어서, 순방향 링크 상의 전력 레벨은 이동 유니트가 양호하게 수신하기에 충분하지만, 역방향 링크 상의 에러 율은 받아들이기 어려운데, 이 이유는 기지국에서 수신된 전력이 불충분하기 때문이다. 더 낮은 코드 율을 사용하는 것이 간혹 이러한 문제를 해결하지만, 시스템의 통화량을 감소시키는 희생을 감수하는 경우에만 국한된다.However, in terrestrial mobile wireless communications, the signal at the receiver varies widely depending on the distance from the base station to the mobile unit, the presence of terrain features that can weaken the signal, and the fading due to the Rayleigh effect. To change. The channel is fixed within the bandwidth, so the use of FEC coding reduces the amount of talk on the channel. On the forward link (from the base station to the mobile unit), increasing the transmitter power is sometimes only cost effective to ensure that the received signal level is adequate and that the code rate can remain relatively high. . On the reverse link, because of the need to minimize power consumption for long battery life, and because of the potential health risks from placing a high-power microwave transmitter in close proximity to the human body, the mobile unit is capable of transmitting power performance. Frequently also is extremely limited. In many situations, the power level on the forward link is sufficient for the mobile unit to receive well, but the error rate on the reverse link is unacceptable because the power received at the base station is insufficient. Using a lower code rate sometimes solves this problem, but only at the expense of reducing the system's call volume.
따라서, 셀룰러 디지털 데이터 무선 통신 시스템에서 순방향 에러 정정을 사용하는 개선된 방법에 대한 필요성이 존재한다. 본 발명은 이러한 개선을 제공한다.Accordingly, there is a need for an improved method of using forward error correction in cellular digital data wireless communication systems. The present invention provides this improvement.
본 발명은 셀룰러(cellular) 무선 통신 시스템에 관한 것이고, 특히 셀룰러 디지털 데이터 무선 통신 시스템에서 순방향 에러 정정(forward error correction)을 위한 복수의 코드 율을 사용하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to cellular wireless communication systems, and more particularly to methods and apparatus for using multiple code rates for forward error correction in cellular digital data wireless communication systems.
도 1은 통상적인 종래 기술의 셀룰러 무선 통신 시스템을 도시하는 블록도.1 is a block diagram illustrating a conventional prior art cellular wireless communication system.
도 2A 및 도 2B는, 본 발명에 따라 이동 유니트를 위한 코드 율을 선택하는 양호한 방법을 도시하는 흐름도.2A and 2B are flow charts illustrating a preferred method of selecting a code rate for a mobile unit in accordance with the present invention.
도 3A는 본 발명에 사용될 수 있는 순방향 에러 정정 코드 엔코더의 제 1 실시예의 블록도.3A is a block diagram of a first embodiment of a forward error correction code encoder that may be used in the present invention.
도 3B는 본 발명에 사용될 수 있는 순방향 에러 정정 코드 엔코더의 제 2 실시예의 블록도.3B is a block diagram of a second embodiment of a forward error correction code encoder that may be used in the present invention.
도 3C는 본 발명에 사용될 수 있는 순방향 에러 정정 코드 엔코더의 제 3 실시예의 블록도.3C is a block diagram of a third embodiment of a forward error correction code encoder that may be used in the present invention.
본 발명은, 셀룰러 디지털 데이터 무선 통신 시스템에서 순방향 에러 정정을 위한 복수의 코드 율을 사용하기 위한 방법 및 장치를 포함한다. 각 기지국은 전력 곱(power product : PP)으로 불리는 양을 방송하는데, 이 양은 기지국에서 원하는 수신 전력 레벨 PBR와트[W]에 의해 곱해진 기지국 송신 전력 PBT[W]와 동일하다. 이동 유니트가 적절한 송신 전력 PMT[W]를 결정하기 위해서는, 단순히 이동 유니트에서 수신 전력 PMR[W]를 측정하고, 다음 식을 계산하는 것을 필요로 한다.The present invention includes a method and apparatus for using a plurality of code rates for forward error correction in a cellular digital data wireless communication system. Each base station broadcasts an amount called a power product (PP), which is equal to the base station transmit power P BT [W] multiplied by the desired received power level P BR watts [W] at the base station. In order for the mobile unit to determine the appropriate transmit power P MT [W], it is simply necessary to measure the received power P MR [W] at the mobile unit and calculate the following equation.
PMT= PP/PMR P MT = PP / P MR
거리 또는 새도잉(shadowing)과 같은 채널 조건이 채널 경로 손실을 크게 할 때, 상기 전력 제어 계산은, 이동 유니트의 최대 송신 전력 용량보다 큰 값을 되돌리는 것이 가능하다. 이러한 경우에 있어서, 기지국에서 수신된 전력은 원하는 것보다 낮고, 최종 에러 성능은 받아들이기 어려울 수 있다. 따라서, 새로운 시스템 하에서, 이동 유니트가 원하는 송신 전력 레벨이 그 용량을 초과한다고 결정할 때, 이동 유니트는 더 낮은 코드 율을 선택할 수 있다. 코드 율이 감소됨에 따라 기지국 수신기 감도는 개선되어, 그 결과는 송신기 전력을 증가시키는 것과 유사하다.When channel conditions, such as distance or shadowing, increase the channel path loss, the power control calculation is able to return a value greater than the maximum transmit power capacity of the mobile unit. In this case, the power received at the base station is lower than desired and the final error performance may be difficult to accept. Thus, under the new system, when the mobile unit determines that the desired transmit power level exceeds its capacity, the mobile unit can select a lower code rate. As the code rate decreases, the base station receiver sensitivity improves, and the result is similar to increasing transmitter power.
양호한 실시예에 있어서, 본 발명은 3 개의 다른 코드 율을 사용한다. 각각은 산업계에서 표준인 제약 길이(constraint length) 7의 상승 부호(convolutional code)에 기초한다. 대부분의 경우에 있어서, 사용된 코드 율은 2/3 비율이지만, 이동 유니트가 제공할 수 있는 것보다 더 큰 송신 전력이 필요하다고 결정할 때, 코드 율은 1/2로 변하고, 심한 경우 코드 율은 1/3으로 변한다.In the preferred embodiment, the present invention uses three different code rates. Each is based on a convolutional code of constraint length 7 which is standard in the industry. In most cases, the code rate used is a 2/3 rate, but when determining that a larger transmit power is needed than the mobile unit can provide, the code rate changes to 1/2, and in severe cases the code rate Changes to 1/3
본 발명의 다른 특성은, 이동 유니트의 코드 율 선택이 송신될 데이터의 양에 기초할 수 있다는 것과, 모든 코드 율을 디코드하도록 시도하고 최상의 결과를 선택함으로써, 기지국은 이동 유니트에 의해 사용된 코드 율을 결정할 수 있다는 것이다.Another aspect of the present invention is that the code rate selection of the mobile unit may be based on the amount of data to be transmitted, and by attempting to decode all code rates and selecting the best result, the base station determines the code rate used by the mobile unit. Can be determined.
본 발명의 주된 장점은, (1) 이동 무선 데이터 통신 시스템에서 대부분의 불리한 조건을 가진 이동 유니트가 매우 낮은 코드 율의 사용을 통해 받아들일 수 있는 역방향 링크 에러 성능을 얻을 수 있도록 한다는 것과, (2) 불리한 조건을 갖지 않는 이동 유니트의 모든 송신에, 낮은 코드 율로부터 초래되는 용량의 악화를 삽입함이 없이, 셀룰러 무선 통신 시스템 내의 대다수 송신을 포함한다는 것이다.The main advantages of the present invention are that (1) mobile units with most adverse conditions in mobile wireless data communication systems can achieve acceptable reverse link error performance through the use of very low code rates, (2) All transmissions of a mobile unit that do not have an adverse condition include the majority of transmissions in a cellular wireless communication system, without incorporating capacity degradation resulting from low code rates.
본 발명의 양호한 실시예의 상세한 사항은 첨부된 도면과 이하의 설명에서 설명된다. 일단 본 발명의 상세 사항을 알면, 당업자에게는 많은 부가적인 기술 혁신과 변화가 자명해질 것이다.The details of preferred embodiments of the invention are set forth in the accompanying drawings and the description below. Once the details of the present invention are known, many additional technical innovations and changes will be apparent to those skilled in the art.
여러 도면에서 유사한 참조 번호와 표시는 유사한 요소를 나타낸다.Like reference numbers and designations in the various drawings indicate like elements.
본 설명을 통해, 도시된 양호한 실시예와 예는, 본 발명을 제한하려는 것이 아닌, 단지 예로서 간주되어야만 한다.Throughout the description, the preferred embodiments and examples shown are to be regarded only as examples, and not as a limitation of the present invention.
동작 원리Principle of operation
본 발명은, 셀룰러 디지털 데이터 무선 통신 시스템에서의 이동 유니트가 복수의 코드 율로 송신할 수 있는 순방향 에러 정정 기술을 사용한다. FEC 코딩은 이동 유니트에서 불충분한 송신 전력 용량을 극복하기 위한 한 방법이기 때문에, 코드 율의 선택은 이동 유니트의 전력 제어 알고리즘에 포함되는 것이 바람직하다. 양호한 실시예에 있어서, 전력 제어 알고리즘은 셀룰러 디지털 패킷 데이터(Cellular Digital Packet Data : CDPD) 표준에서 사용된 방법에 기초한다. 이러한 방법은, 순방향 링크 및 역방향 링크 경로 손실이 평균적으로 거의 동일하다는 장점을 갖는다. 순방향 링크 경로 손실은, 기지국 송신 전력 PBT[W]를 이동 유니트에서 수신된 전력 PMR[W]로 나눔으로써 결정될 수 있다. 역방향 링크 경로 손실은, 기지국에서 수신된 전력 레벨 PBR[W]에 의해 나누어진 이동 유니트 송신 전력 PMT[W]와 동일하다. 이들 두 경로 손실을 서로 동일하게 설정하고, 그 결과를 처리하면 다음 식을 얻는다.The present invention uses a forward error correction technique that a mobile unit can transmit at multiple code rates in a cellular digital data wireless communication system. Since FEC coding is one way to overcome insufficient transmit power capacity in the mobile unit, the selection of the code rate is preferably included in the power control algorithm of the mobile unit. In a preferred embodiment, the power control algorithm is based on the method used in the Cellular Digital Packet Data (CDPD) standard. This method has the advantage that the forward link and reverse link path losses are about the same on average. The forward link path loss can be determined by dividing the base station transmit power P BT [W] by the power P MR [W] received at the mobile unit. The reverse link path loss is equal to the mobile unit transmit power P MT [W] divided by the power level P BR [W] received at the base station. If these two path losses are set equal to each other and the results are processed, the following equation is obtained.
PMT= PBT* PBR/ PMR P MT = P BT * P BR / P MR
따라서, 이동 유니트가 기지국 송신기 전력을 결정할 수 있고, 이동 유니트 자신이 수신하는 전력 레벨을 추정할 수 있다면, 또한 이동 유니트가 받아들일 수 있는 성능을 위하여 기지국이 수신하는 어떤 전력 레벨이 필요한 지를 결정할 수 있다면, 이동 유니트는 요구되는 이동 송신 전력을 결정할 수 있다. CDPD 표준에 있어서, 각 기지국은 PBT* PBR과 동일한 전력 곱(PP)으로 불리는 양을 방송한다. 이동 유니트가 적절한 송신 전력을 결정하기 위해서는, 단순히 이동 유니트에서 수신된 전력을 측정하고, 단순한 계산을 수행하는 것을 필요로 한다. 따라서, 본 발명의 시스템은 송신된 에러-정정 엔코드된 데이터가 만족스럽게 기지국에 의해 수신되는 지의 여부를 결정하고, 만약 수신이 되지 않는다면, 이동 유니트에 의한 사용을 위해 더 낮은 코드 율이 선택된다.Thus, if the mobile unit can determine the base station transmitter power and can estimate the power level that the mobile unit itself receives, it can also determine what power level the base station receives for performance that the mobile unit can accept. If so, the mobile unit can determine the required mobile transmit power. In the CDPD standard, each base station broadcasts an amount called power product (PP) equal to P BT * P BR . In order for the mobile unit to determine the appropriate transmit power, it simply requires measuring the power received at the mobile unit and performing a simple calculation. Thus, the system of the present invention determines whether the transmitted error-corrected encoded data is satisfactorily received by the base station, and if not, a lower code rate is selected for use by the mobile unit. .
거리 또는 새도잉과 같은 채널 조건이 채널 경로 손실을 크게 할 때, 상기 전력 제어 계산은 이동 유니트의 최대 송신 전력 용량보다 큰 값을 되돌리는 것이 가능하다. 이러한 경우, 기지국에서 수신된 전력은 원하는 것보다 낮고, 최종 에러 성능은 받아들이기 어려울 수 있다. 따라서, 본 발명의 시스템 하에서, 이동 유니트가 원하는 송신 전력 레벨이 그 용량을 초과한다고 결정할 때, 이동 유니트는 더 낮은 코드 율을 선택할 수 있다. 기지국 수신기 감도는 코드 율이 감소함에 따라 개선되어, 그 결과는 송신기 전력을 증가시키는 것과 유사하다.When channel conditions, such as distance or shadowing, increase the channel path loss, the power control calculation is able to return a value greater than the maximum transmit power capacity of the mobile unit. In this case, the power received at the base station is lower than desired, and the final error performance may be difficult to accept. Thus, under the system of the present invention, when the mobile unit determines that the desired transmit power level exceeds its capacity, the mobile unit can select a lower code rate. Base station receiver sensitivity improves as the code rate decreases, and the result is similar to increasing transmitter power.
양호한 실시예에 있어서, 본 발명은 3 개의 다른 코드 율을 사용한다. 각각은 산업계에서 표준인 제약 길이 7의 상승 부호에 기초한다. 대부분의 경우에 있어서, 사용된 코드 율을 2/3 비율이지만, 이동 유니트가 제공할 수 있는 것보다 더 큰 송신 전력이 필요하다고 결정할 때, 코드 율은 1/2로 변하고, 심한 경우 코드 율은 1/3으로 변한다. 이들 코드의 각각은 단일 칩의 디코더(예, QUALCOMM Q1650 집적 회로)를 사용하여 기지국에서 쉽게 디코드된다. 코드 율의 수, 사용된 정밀한 FEC 코드, 및 선택된 비율의 정확한 선택이 본 발명의 한계는 아니다. 예컨대, FEC 코드는, 리드 솔로몬 코드, BCH 코드, 해밍(Hamming) 코드, 및 다른 FEC 코드로부터 선택되거나, 또는 이들의 조합이 될 수 있다.In the preferred embodiment, the present invention uses three different code rates. Each is based on a rising sign of constraint length 7, which is standard in the industry. In most cases, the code rate used is a two-thirds ratio, but when determining that more transmit power is needed than the mobile unit can provide, the code rate changes to half, and in severe cases the code rate Changes to 1/3 Each of these codes is easily decoded at the base station using a single chip decoder (eg, a QUALCOMM Q1650 integrated circuit). The number of code rates, the precise FEC codes used, and the correct choice of the selected rates are not a limitation of the present invention. For example, the FEC code can be selected from Reed Solomon code, BCH code, Hamming code, and other FEC code, or a combination thereof.
일반적으로, 전체 시스템 능력이 주된 성능상의 문제점이다, 따라서 대부분의 상황에서 가능한 한 높은 코드 율을 유지하는 것이 바람직하다. 양호한 실시예에 있어서, 데이터는 블록(바람직하게는 각각이 대략 400 비트)으로 구성된다. 따라서, 전달될 데이터가 블록을 채우기에 부적절하기 때문에, 한 블록 내에서 별도의 비트가 유효할 때가 있다. 따라서, 더 낮은 코드 율을 사용하고, 더 높은 코드 율을 위해 요구되는 동일 수의 블록 내에 여전히 모든 데이터를 채우는 것이 가능할 수도 있다. 그러므로, 더 낮은 코드 율이 선택될 수 있고, 더 높은 코드 율을 위해 필요한 것과 동일한 전력 레벨이 사용될 수 있다. 이것은 요구되는 것을 초과하는 성능을 초래하거나, 또는 선택적으로 더 높은 코드 율로 얻을 수 있는 것과 동일한 성능을 제공하기 위하여 송신 전력이 감소될 수 있어서, 이동 유니트에 대한 적은 배터리 소모를 초래하고, 셀룰러 시스템 내의 다른 셀에서 송신이 야기하는 RF 간섭 량을 감소시킨다.In general, overall system capability is a major performance issue, so it is desirable to keep the code rate as high as possible in most situations. In a preferred embodiment, the data is organized in blocks (preferably approximately 400 bits each). Therefore, there are times when separate bits are valid within a block because the data to be delivered is inappropriate to fill the block. Thus, it may be possible to use a lower code rate and still fill all the data in the same number of blocks required for the higher code rate. Therefore, a lower code rate can be selected and the same power level as required for the higher code rate can be used. This may result in performance in excess of what is required, or alternatively, the transmit power may be reduced to provide the same performance that can be achieved with higher code rates, resulting in less battery consumption for the mobile unit, and Reduce the amount of RF interference caused by transmissions in other cells.
상승 부호는 에러가 상호 관련되지 않을 때 최상으로 동작하기 때문에, 페이딩으로부터 초래되는 에러의 상호관련을 해제하는 수단(이것은 다른 형태의 코드에는 필요하지 않을 수 있다)이 유용하다. 양호한 실시예에 있어서, 공지된 방법으로 송신될 데이터의 상호관련을 해제하기 위하여 인터리버(interleaver)가 사용된다. 양호한 실시예에 있어서, 사용된 인터리버는 20×20 행-열 인터리버(다른 크기 및 다른 인터리빙 방법이 사용될 수 있지만)이다.Since the rising sign works best when the errors are not correlated, a means of uncorrelating the errors resulting from fading (which may not be necessary for other types of code) is useful. In a preferred embodiment, an interleaver is used to uncorrelate data to be transmitted in a known manner. In a preferred embodiment, the interleaver used is a 20x20 row-column interleaver (although other sizes and other interleaving methods may be used).
양호한 실시예에 있어서, 역방향 링크 메시지는 CDPD 표준과 유사한 방법으로 송신된다, 메시지는 동기화 워드와 다른 헤더 비트에 뒤이어 분산된 시퀀스(dotting sequence)로 시작하고, 이후 많은 블록에 대한 하나의 열이 제어 비트로서 삽입된다. 전력 레벨과 코드 율은 메시지 송신의 시작부에서 양호하게 선택되고, 송신 도중에는 바뀌지 않는다. 블록 구조를 갖는 데이터에 상승 코드를 인가하기 위한, 공통 코드 "테일링"("tailing") 기술 또는 비트 플러싱(flushing) 기술을 사용하여, 각 블록은 독립적으로 엔코드된다.In a preferred embodiment, the reverse link message is sent in a manner similar to the CDPD standard, where the message begins with a dotting sequence following the synchronization word and other header bits, and then one column for many blocks is controlled. It is inserted as a bit. The power level and code rate are well chosen at the beginning of the message transmission and do not change during transmission. Each block is encoded independently, using a common code "tailing" technique or a bit flushing technique, to apply a rising code to data having a block structure.
양호한 실시예에 있어서, 기지국은 두 방법 중 하나에 의해 들어오는 메시지의 코드 율을 결정할 수 있다. 제 1의 방법에 있어서, 코드 율을 나타내는 각 메시지 블록의 헤더에 코드화되지 않은 비트가 제공된다. 그러나, 이들 비트는 페이딩으로 인해 에러에 대해 취약하고, 기지국은 이들 비트로부터 적절한 코드 율을 추출하는데 실패할 수 있다. 그러므로, 각 블록이 순환여유검사(cyclic redundancy check : CRC) 코드를 포함하고, 상기 코드는 기지국이 디코드된 데이터에 잔류하는 에러가 있는 지의 여부를 결정할 수 있도록 하는, 제 2의 방법이 제공된다. 따라서, 기지국은 가능한 각 코드 율로 데이터를 디코드하도록 시도할 수 있고, CRC에 의해 에러가 없다고 나타내는 결과를 유도하는 어떠한 코드 율이라도 선택할 수 있다. 어떠한 코드 율도 에러가 없는 블록을 유도하지 못하면, 메시지는 무시된다.In a preferred embodiment, the base station can determine the code rate of the incoming message by one of two methods. In the first method, an uncoded bit is provided in the header of each message block representing the code rate. However, these bits are vulnerable to errors due to fading, and the base station may fail to extract the appropriate code rate from these bits. Therefore, a second method is provided wherein each block includes a cyclic redundancy check (CRC) code, which enables the base station to determine whether there are errors remaining in the decoded data. Thus, the base station may attempt to decode the data at each possible code rate, and may select any code rate that leads to a result indicating that there is no error by the CRC. If no code rate leads to an error free block, the message is ignored.
코드 율을 결정하기 위한 CRC를 구비하는 것은 필요하지 않고, 어떤 코드 율이 최상의 출력을 제공하는 지를 결정하기 위한 다른 방법이 사용될 수 있다. 이러한 구조의 일부 예는, 디코드된 데이터를 복조된 데이터와 비교하면서, 또한 최상의 일치점을 초래하는 비율을 선택하면서, (1) 각 코드 율에서 디코드된 미터 성장 율(metric growth rate)을 관찰하는 것, 또는 (2) 기지국 디코더로부터 나오는 데이터를 선택된 비율을 사용하여 재-엔코드하는 것이다. 다른 가능성은 CDPD 표준의 "컬러 코드"("color code") 필드를 사용하는 것이다. CDPD 표준 하에서, 한 블록의 제 1의 8비트는 고정되어, 미리 알 수 있다. 따라서, 수신된 블록의 하나의 코드 율 디코딩이 알고 있는 패턴에 부합되는 비트를 생성한다면, 그 코드 율이 선택될 수 있다.It is not necessary to have a CRC to determine the code rate, and other methods can be used to determine which code rate provides the best output. Some examples of such structures are: (1) observing the decoded metric growth rate at each code rate, while comparing the decoded data with the demodulated data and also selecting the rate that results in the best match. Or (2) re-encode the data coming from the base station decoder using the selected ratio. Another possibility is to use the "color code" field of the CDPD standard. Under the CDPD standard, the first 8 bits of a block are fixed and known in advance. Thus, if one code rate decoding of a received block produces a bit that matches a known pattern, that code rate may be selected.
양호한 실시예의 상세 사항Details of the preferred embodiment
도 1은 통상적인 종래 기술의 셀룰러 무선 통신 시스템을 도시하는 블록도이다. 기지국(1)은, 안테나를 통한 무선 송신에 의해 이동 유니트(2)와 접속된다. 이동 유니트(2)는, 공지된 방법에서 도시된 바와 같이 접속된, 사용자 인터페이스(10), 프로토콜 스택(11), 매체 억세스 제어(media access control : MAC) 프로세서(12), 변조 및 송신 회로(13), 듀플렉서 스위치(14), 안테나(15), 수신 및 복조 회로(16), 및 전력 추정 회로(17)를 포함한다.1 is a block diagram illustrating a conventional prior art cellular wireless communication system. The base station 1 is connected to the mobile unit 2 by wireless transmission via an antenna. The mobile unit 2 has a user interface 10, a protocol stack 11, a media access control (MAC) processor 12, modulation and transmission circuits (connected as shown in known methods). 13), duplexer switch 14, antenna 15, receive and demodulation circuit 16, and power estimation circuit 17.
본 발명의 시스템은 하드웨어 또는 소프트웨어로, 또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 특히, 이동 유니트 송신 전력의 계산, 이동 유니트에 의한 코드 율의 선택, 및 이동 유니트로부터 수신된 메시지의 코드 율의 기지국 결정은, 셀룰러 무선 통신 시스템의 기지국 및 이동 유니트 내의 프로그램 가능한 컴퓨터 프로세서 상에서 실행되는 컴퓨터 프로그램으로 실현될 수 있다. 여기에서 설명되는 절차를 수행하기 위하여 저장 매체 또는 장치가 컴퓨터 프로세서에 의해 판독될 때, 컴퓨터 프로세서를 구성하고 동작시키기 위하여, 각 컴퓨터 프로그램은, 범용 또는 특정 목적의 컴퓨터 프로세서에 의해 판독될 수 있는 저장 매체 또는 장치(예, ROM 또는 자기 디스켓)에 양호하게 저장된다. 본 발명의 시스템은 컴퓨터 프로그램과 함께 구성되는, 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체로서 실현되는 것으로 간주될 수도 있는데, 여기에서 상기 저장 매체는, 컴퓨터 프로세서가 여기에서 설명된 프로토콜을 수행하도록 특정 및 소정의 방법으로 동작하도록, 구성된다.The system of the present invention can be realized in hardware or software, or a combination thereof. In particular, the calculation of the mobile unit transmit power, the selection of the code rate by the mobile unit, and the base station determination of the code rate of the message received from the mobile unit are performed on the base station of the cellular wireless communication system and the programmable computer processor within the mobile unit. It can be realized as a computer program. When a storage medium or device is read by a computer processor to perform the procedures described herein, in order to configure and operate the computer processor, each computer program is a storage that can be read by a general purpose or special purpose computer processor. Good storage on media or device (eg ROM or magnetic diskette). The system of the present invention may be considered to be realized as a computer-readable storage medium configured with a computer program, wherein the storage medium is specific and predetermined to cause the computer processor to perform the protocol described herein. It is configured to operate as.
도 2A 및 도 2B는, 본 발명에 따라 이동 유니트를 위한 코드 율을 선택하는 양호한 방법을 도시하는 흐름도이다. 초기에, 이동 유니트 처리 시스템은 송신될 데이터를 공지된 방법으로 페치(fetch)한다(단계 21). 양호한 실시예에 있어서, 데이터는 400비트 블록의 형태로 포맷된다. 특정 메시지를 위해 블록 용량의 전체가 필요하지 않다 할지라도, 전체 블록이 송신된다.2A and 2B are flowcharts illustrating a preferred method of selecting a code rate for a mobile unit in accordance with the present invention. Initially, the mobile unit processing system fetches the data to be transmitted in a known manner (step 21). In the preferred embodiment, the data is formatted in the form of 400-bit blocks. Although the entire block capacity is not needed for a particular message, the entire block is transmitted.
전력 곱(PP)은 셀룰러 시스템 내의 각 기지국(1)에 의해 주기적으로 송신되고, 영역 내의 모든 이동 유니트(2)에 의해 수신된다. 전력 곱(PP)은, 모든 이동 유니트(2)가 2/3의 코드 율을 사용하여 정상적으로 송신한다는 전제에 기초한다. 기지국(1)으로부터 수신된 전력 곱(PP)은 이동 유니트(2) 내의 적절한 레지스터 또는 위치로부터 페치된다(단계 22). 기지국(1)으로부터 수신된 신호의 전력(PMR)의 추정 값이, 전력 추정 회로(17)로부터 공지된 방법으로 얻어진다(CDPD 표준 하에서, PMR은 표준 수신 신호 강도 척도(RSSI) 신호이다)(단계 23). 그후 이동 유니트(2)는, 추정된 수신 전력(PMR)으로 나누어진 전력 곱(PP)의 비율로서, 공칭 송신 전력(PMT)을 계산한다(단계 24). 양호한 실시예에 있어서, 이러한 계산은 각 송신에 대해 이루어진다. 그러나, 이러한 계산은 각 메시지 블록에 대해 이루어질 수도 있다.The power product PP is periodically transmitted by each base station 1 in the cellular system and received by all mobile units 2 in the area. The power product PP is based on the premise that all mobile units 2 transmit normally using a code rate of 2/3. The power product PP received from the base station 1 is fetched from the appropriate register or location in the mobile unit 2 (step 22). An estimated value of the power P MR of the signal received from the base station 1 is obtained by a known method from the power estimation circuit 17 (under the CDPD standard, P MR is a standard received signal strength measure (RSSI) signal. ) (Step 23). The mobile unit 2 then calculates the nominal transmit power P MT as the ratio of the power product PP divided by the estimated received power P MR (step 24). In the preferred embodiment, this calculation is made for each transmission. However, this calculation may be made for each message block.
공칭 송신 전력(PMT)은 이동 유니트(2)의 최대 송신 전력(PMAX)과 비교된다(단계 25). 요구되는 공칭 송신 전력(PMT)이 최대 송신 전력(PMAX)보다 적다면, 이동 유니트(2)는 코드 율(2/3, 1/2 및 1/3) 각각으로 메시지를 엔코드하기 위해 요구되는 블록의 총 수를 계산한다. 이것은, 사용자 데이터가 완전한 메시지 블록을 채우지 않을 수 있고, 따라서 메시지 블록 내에 일부 "느슨한 부분"("slack")이 존재할 수 있다는 사실의 장점을 취하기 위하여, 이루어진다. 따라서, 적용될 수 있는 하나의 규칙은, 블록의 총 수가 두 개의 코드 율에 대한 것과 동일하다면, 송신되는 비트의 수를 증가시킴이 없이, 동일한 송신 전력에서 더 높은 신뢰도를 제공하기 위하여, 더 낮은 코드 율이 선택된다(전체 블록이 항상 송신되기 때문에)는 점이다. 선택적으로, "느슨한 부분"의 유용성은, 더 높은 코드 율에서 더 높은 송신 전력의 사용하는 것과 동일한 에러 율 성능을 유지하면서, 이동 유니트를 위한 배터리 수명을 절약하기 위하여, 낮은 코드 율에서 더 낮은 송신 전력의 사용을 가능케 한다. 일반적으로, 송신 전력, 코드 율, 및 에러 율은 요구되는 바에 따라 서로에 대해 타협될 수 있다. 양호한 실시예에 있어서, 전력 절약 및 낮은 코드 율은 받아들일 수 있는 에러 율을 제공하기 위하여 최적화된다. 따라서, 코드 율 2/3과 코드 율 1/3에 대한 블록의 총 수가 비교된다(단계 33). 만약 동일하다면, 코드 율 1/3을 사용하여 메시지가 엔코드되고, 계산된 공칭 송신 전력(PMT)에서 코드 율 1/3에 대한 바이어스 계수(이하에서 설명)를 뺀 값에 근접한 송신 전력이 선택된다(단계 27). 그후 엔코드된 메시지는 양호하게 인터리브되고 송신된다(단계 28).The nominal transmit power P MT is compared with the maximum transmit power P MAX of the mobile unit 2 (step 25). If the nominal transmit power (P MT ) required is less than the maximum transmit power (P MAX ), then the mobile unit 2 will encode the message at each of the code rates (2/3, 1/2, and 1/3). Calculate the total number of blocks required. This is done to take advantage of the fact that user data may not fill a complete message block, so that there may be some "slack" in the message block. Thus, one rule that can be applied is that if the total number of blocks is the same as for two code rates, then lower code, in order to provide higher reliability at the same transmit power, without increasing the number of bits transmitted. The rate is chosen (since the entire block is always transmitted). Optionally, the availability of the "loose part" allows for lower transmission at lower code rates in order to save battery life for the mobile unit while maintaining the same error rate performance as using higher transmission power at higher code rates. Enable the use of power. In general, the transmit power, code rate, and error rate may be compromised with respect to each other as desired. In the preferred embodiment, power savings and low code rates are optimized to provide an acceptable error rate. Thus, the total number of blocks for the code rate 2/3 and the code rate 1/3 is compared (step 33). If they are the same, the message is encoded using code rate 1/3, and the transmit power close to the calculated nominal transmit power (P MT ) minus the bias factor (described below) for code rate 1/3. Is selected (step 27). The encoded message is then well interleaved and transmitted (step 28).
단계 33에서의 비교가 동일하지 않으면, 코드 율 2/3과 코드 율 1/2에 대한 블록의 총수가 비교된다(단계 34). 만약 동일하다면, 코드 율 1/2를 사용하여 메시지가 엔코드되고, 계산된 공칭 송신 전력(PMT)에서 코드 율 1/2에 대한 바이어스 계수를 뺀 값에 근접한 송신 전력이 선택된다(단계 31). 그후 엔코드된 메시지는 양호하게 인터리브되고 송신된다(단계 28).If the comparison in step 33 is not the same, the total number of blocks for code rate 2/3 and code rate 1/2 is compared (step 34). If it is the same, the message is encoded using code rate 1/2, and the transmit power is selected that is close to the calculated nominal transmit power P MT minus the bias factor for code rate 1/2 (step 31). ). The encoded message is then well interleaved and transmitted (step 28).
단계 34에서의 비교가 동일하지 않으면, 코드 율 2/3을 사용하여 메시지가 엔코드되고, 계산된 공칭 송신 전력(PMT)에 근접한 송신 전력이 선택된다(단계 35).If the comparison in step 34 is not the same, the message is encoded using the code rate 2/3 and the transmit power close to the calculated nominal transmit power P MT is selected (step 35).
공칭 송신 전력(PMT)이 최대 송신 전력(PMAX)보다 적다면(단계 25), 공칭 송신 전력(PMT)은 이동 유니트(2)의 최대 송신 전력(PMAX)에 비율 1/2를 위한 바이어스 계수가 더해진 값과 비교된다(단계 26). 요구되는 공칭 송신 전력(PMT)이 이러한 합산보다 적다면, 이동 유니트(2)는 각각의 코드 율 1/2 및 1/3으로 메시지를 엔코드하기 위해 필요한 블록의 총 수를 계산한다(단계 29). 코드 율 1/2 및 코드 율 1/3을 위한 블록의 총 수가 비교된다(단계 30). 만약 동일하다면, 코드 율 1/3을 사용하여 메시지가 엔코드되고, 계산된 공칭 송신 전력(PMT)에서 코드 율 1/3에 대한 바이어스 계수를 뺀 값에 근접한 송신 전력이 선택된다(단계 27). 그후 엔코드된 메시지는 양호하게 인터리브되고 송신된다(단계 28).If the nominal transmit power (P MT ) is less than the maximum transmit power (P MAX ) (step 25), the nominal transmit power (P MT ) is a ratio 1/2 of the maximum transmit power (P MAX ) of the mobile unit 2. Is compared with the added bias coefficient (step 26). If the nominal transmit power P MT required is less than this summation, the mobile unit 2 calculates the total number of blocks needed to encode the message at respective code rates 1/2 and 1/3 (step). 29). The total number of blocks for code rate 1/2 and code rate 1/3 is compared (step 30). If it is the same, the message is encoded using code rate 1/3, and the transmit power is selected that is close to the calculated nominal transmit power P MT minus the bias factor for code rate 1/3 (step 27). ). The encoded message is then well interleaved and transmitted (step 28).
코드 율 1/2 및 코드 율 1/3을 위한 블록의 총 수가 동일하지 않다면(단계 30), 코드 율 1/2를 사용하여 메시지가 엔코드되고, 계산된 공칭 송신 전력(PMT)에서 코드 율 1/2에 대한 바이어스 계수를 뺀 값에 근접한 송신 전력이 선택된다(단계 31). 그후 엔코드된 메시지는 양호하게 인터리브되고 송신된다(단계 28).If the total number of blocks for code rate 1/2 and code rate 1/3 is not the same (step 30), the message is encoded using code rate 1/2, and the code is calculated at the calculated nominal transmit power (P MT ). The transmit power close to the value obtained by subtracting the bias coefficient for the rate 1/2 is selected (step 31). The encoded message is then well interleaved and transmitted (step 28).
요구되는 공칭 송신 전력(PMT)이 최대 송신 전력(PMAX)에 비율 1/2를 위한 바이어스 계수가 더해진 값보다 적다면(단계 26), 코드 율 1/3을 사용하여 메시지가 엔코드되고, 계산된 공칭 송신 전력(PMT)에서 코드 율 1/3에 대한 바이어스 계수를 뺀 값에 근접한 송신 전력이 선택된다(단계 27). 그후 엔코드된 메시지가 송신된다(단계 28).If the nominal transmit power (P MT ) required is less than the maximum transmit power (P MAX ) plus the bias factor for ratio 1/2 (step 26), the message is encoded using a code rate 1/3. The transmit power close to the calculated nominal transmit power P MT minus the bias factor for code rate 1/3 is selected (step 27). The encoded message is then sent (step 28).
각 바이어스 계수는 특정 엔코딩에 대한 신호대 잡음비에서의 기대되는 증가를 표시한다(기지국에서 수신 전력 PBR은 더 낮아질 수 있고, 여전히 더 높은 코드 율과 동일한 에러 율 성능을 얻을 수 있음을 의미한다). 양호한 실시예에 있어서, 비율 1/2를 위한 바이어스는 약 1.5 dB이고, 비율 1/3을 위한 바이어스는 약 3 dB이다. 따라서, 이러한 바이어스 계수를 포함하는 것은 본 발명의 시스템의 전체적인 성능을 개선한다. 그러나, 이러한 바이어스 계수는 본 발명의 기본적인 개념을 실행하기 위해서는 필요하지 않다.Each bias coefficient indicates the expected increase in signal-to-noise ratio for that particular encoding (meaning that the receive power P BR at the base station can be lower, still achieving the same error rate performance as the higher code rate). In a preferred embodiment, the bias for ratio 1/2 is about 1.5 dB and the bias for ratio 1/3 is about 3 dB. Thus, including such bias coefficients improves the overall performance of the system of the present invention. However, such bias coefficients are not necessary to implement the basic concepts of the present invention.
도 3A는 본 발명에 사용될 수 있는 순방향 에러 정정 코드 엔코더의 제 1 실시예의 블록도이다. N/3 비트/초(BPS)의 비율에서의 입력 데이터는 7비트 레지스터(40)로 입력된다. 도시된 바와 같이, 레지스터(40)의 내용은 세 개의 배타적 OR 회로(C0, C1 및 C2)에 접속된다. 도 3A에 대해, FEC 조합 다항식은 다음과 같다.3A is a block diagram of a first embodiment of a forward error correction code encoder that may be used in the present invention. Input data at a rate of N / 3 bits / second (BPS) is input to the 7-bit register 40. As shown, the contents of register 40 are connected to three exclusive OR circuits C0, C1, and C2. For FIG. 3A, the FEC combination polynomial is as follows.
C0 = X1+ X2+ X3+ X4+ X7 C0 = X 1 + X 2 + X 3 + X 4 + X 7
C1 = X1+ X3+ X4+ X6+ X7 C1 = X 1 + X 3 + X 4 + X 6 + X 7
C2 = X1+ X2+ X3+ X5+ X7 C2 = X 1 + X 2 + X 3 + X 5 + X 7
공지된 방법으로, 배타적 OR 회로(C0, C1 및 C2)의 출력은 직렬-병렬 컨버터(42)에 접속된다. 병렬-직렬 변환 회로의 출력은 N의 비율을 갖는 데이터 스트림이다.In a known manner, the outputs of the exclusive OR circuits C0, C1 and C2 are connected to the series-parallel converter 42. The output of the parallel-to-serial conversion circuit is a data stream with a ratio of N.
도 3B는 본 발명에 사용될 수 있는 순방향 에러 정정 코드 엔코더의 제 2 실시예의 블록도이다. N/2 비트/초의 비율에서의 입력 데이터는 7비트 레지스터(40)로 입력된다. 도시된 바와 같이, 레지스터(40)의 내용은 두 개의 배타적 OR 회로(C0 및 C1)에 접속된다. 도 3B에 대해, FEC 조합 다항식은 다음과 같다.3B is a block diagram of a second embodiment of a forward error correction code encoder that may be used in the present invention. Input data at the rate of N / 2 bits / second is input to the 7-bit register 40. As shown, the contents of register 40 are connected to two exclusive OR circuits C0 and C1. For FIG. 3B, the FEC combination polynomial is as follows.
C0 = X1+ X2+ X3+ X4+ X7 C0 = X 1 + X 2 + X 3 + X 4 + X 7
C1 = X1+ X3+ X4+ X6+ X7 C1 = X 1 + X 3 + X 4 + X 6 + X 7
공지된 방법으로, 배타적 OR 회로(C0 및 C1)의 출력은 직렬-병렬 컨버터(42)에 접속된다. 병렬-직렬 변환 회로의 출력은 N의 비율을 갖는 데이터 스트림이다.In a known manner, the outputs of the exclusive OR circuits C0 and C1 are connected to the series-parallel converter 42. The output of the parallel-to-serial conversion circuit is a data stream with a ratio of N.
도 3C는 본 발명에 사용될 수 있는 순방향 에러 정정 코드 엔코더의 제 3 실시예의 블록도이다. 2N/3 비트/초의 비율에서의 입력 데이터는 7비트 레지스터(40)로 입력된다. 도시된 바와 같이, 레지스터(40)의 내용은 두 개의 배타적 OR 회로(C0 및 C1)에 접속된다. 도 3C에 대해, FEC 조합 다항식은 도 3B의 것과 같다. 공지된 방법으로, 배타적 OR 회로(C0 및 C1)의 출력은 직렬-병렬 컨버터(42)에 접속된다. 병렬-직렬 컨버터(42)의 출력은 4N/3 비트/초이다. 그러나, 직렬-병렬 컨버터(42)의 출력은, 비율 N을 갖는 출력 데이터 스트림을 얻기 위하여, 매 4비트마다 3비트만을 선택하는(즉, 매 4번째 비트를 무시한다) 단순한 카운터 회로(44)에 접속된다. 양호한 실시예에 있어서, 카운트 패턴은 C0의 비트 중 하나 걸러 무시하고(2진 10의 선택 또는 "차단" 패턴), C1의 모든 비트를 유지한다(2진 11의 선택 또는 "차단" 패턴).3C is a block diagram of a third embodiment of a forward error correction code encoder that may be used in the present invention. Input data at a rate of 2N / 3 bits / second is input to the 7-bit register 40. As shown, the contents of register 40 are connected to two exclusive OR circuits C0 and C1. For FIG. 3C, the FEC combination polynomial is the same as that of FIG. 3B. In a known manner, the outputs of the exclusive OR circuits C0 and C1 are connected to the series-parallel converter 42. The output of the parallel-serial converter 42 is 4N / 3 bits / second. However, the output of the serial-to-parallel converter 42 is a simple counter circuit 44 that selects only three bits every four bits (ie, ignores every fourth bit) to obtain an output data stream with a ratio N. Is connected to. In the preferred embodiment, the count pattern ignores every one of the bits of C0 (binary 10 selection or "block" pattern) and retains all bits of C1 (binary 11 selection or "block" pattern).
본 발명은, 셀룰러 디지털 데이터 무선 통신 시스템의 순방향 링크 상에서 사용될 수도 있다. 즉, 기지국으로부터 이동 유니트로의 순방향(아웃바운드) 신호에서 코드 율을 변화시킴으로써, 시스템 성능에서의 이득을 얻을 수 있다. 링크가 일 대 일(즉, 베이스 채널마다 하나의 이동 유니트)인 경우, 이러한 장점은 더 명확하지만, 본 발명은 일 대 다수의 링크 시스템에서 이점을 제공할 수도 있다. 기지국에서 수신된 신호 레벨이 사용되는 코드 율을 위해 요구되는 레벨보다 적다면, 기지국은 이동 유니트가 예상하는 전력 레벨을 수신하는 것이 무엇인 지를 대략 결정할 수 있다. 이러한 것을 결정하기 위하여, 기지국은 이동 유니트가 최대 전력으로 송신하고 있고, 기지국이 이러한 최대 전력이 어떤 것인 지를 알고 있다고 가정할 수 있다. 그후 절차는 간단하다. 이동 유니트에 의해 송신된 전력이 PMT이고, 기지국에서 수신된 전력이 PBR이라면(수신 대 송신을 위한 안테나 이득에서의 차이점을 고려하여), 경로 손실은 PMT/PBR로 계산된다. 순방향 채널 상에서 이동 유니트가 수신하는 전력 레벨(PMR)은, 따라서 PBT* PBR/PMT이다. 각 유효 코드 율에 대해 PMR의 요구되는 최소 값이 존재하도록, 시스템은 설정되어야 한다. 기지국이 이동 유니트에서의 전력이 순방향 채널 코드 율을 선택하기에는 너무 낮다고 결정할 때, 기지국은, 이동 유니트 수신기에서의 더 낮은 블록 에러 율에 대한 더 낮은 코드 율을 선택할 수 있다.The invention may be used on a forward link of a cellular digital data wireless communication system. That is, by changing the code rate in the forward (outbound) signal from the base station to the mobile unit, a gain in system performance can be obtained. If the link is one-to-one (ie, one mobile unit per base channel), this advantage is clearer, but the present invention may provide an advantage in one-to-many link systems. If the signal level received at the base station is less than the level required for the code rate used, the base station can roughly determine what it is to receive the power level expected by the mobile unit. To determine this, the base station can assume that the mobile unit is transmitting at full power and the base station knows what this maximum power is. The procedure is simple after that. If the power transmitted by the mobile unit is P MT and the power received at the base station is P BR (considering the difference in antenna gain for reception vs. transmission), the path loss is calculated as P MT / P BR . The power level P MR received by the mobile unit on the forward channel is therefore P BT * P BR / P MT . The system must be set so that there is a minimum required value of P MR for each effective code rate. When the base station determines that the power at the mobile unit is too low to select the forward channel code rate, the base station can select a lower code rate for the lower block error rate at the mobile unit receiver.
선택적으로, 링크가 균형을 이룬 상황(즉, 수신기 성능이 이동 유니트와 기지국 모두에 대해 대략 동일한)에 있어서, 기지국은, 이동 유니트가 코드 율을 변화시켰다고 기대할 때, 코드 율을 변화시킬 수 있다. 따라서, 이동 유니트는 수신된 신호가 비율을 변화시킬 때를 대략 알 수 있을 것이고, 따라서 이동 유니트의 복잡도를 감소시킨다.Optionally, in situations where the link is balanced (ie, receiver performance is approximately equal for both the mobile unit and the base station), the base station can change the code rate when it expects the mobile unit to change the code rate. Thus, the mobile unit will know approximately when the received signal changes the ratio, thus reducing the complexity of the mobile unit.
선택적으로, 이동 유니트는 송신된 메시지에 의해, 이동 유니트의 수신 레벨이 현재의 코딩 율을 위해 너무 낮고, 새로운 코드 율을 요구하는 것을, 기지국에 통보할 수 있다. 이동 유니트가 코드 율이 바뀌었음을 통보하지 않으면, 이동 유니트는 메시지가 기지국에 의해 수신되지 않았고, 코드 율이 바뀔 때까지 메시지를 재-송신하여만 한다는 것으로 가정할 수 있다. 코드 율 변화를 요구하는 시점의 결정은, 짧은 기간의 블록 에러 율, 수신된 전력 레벨, 짧은 기간의 비트 에러 율 또는 다른 특성에 기초할 수 있다.Optionally, the mobile unit may inform the base station by the message sent that the reception level of the mobile unit is too low for the current coding rate and requires a new code rate. If the mobile unit does not notify that the code rate has changed, it may assume that the message has not been received by the base station and only has to re-send the message until the code rate has changed. The determination of when to request a code rate change may be based on a short duration block error rate, a received power level, a short duration bit error rate, or other characteristic.
선택적으로, 또 다시, 링크가 다소 균형을 이룬다는 가정 하에서, 역방향에서 사용되고 있는 코드 율이 불충분하고, 따라서 순방향 채널을 위한 코드 율 선택이, 역방향 링크 상에서 사용된 가장 최근의 알려진 코드 율보다 더 낮아지도록, 감소되어야 하는 것을 나타내는 것으로서, 기지국은 역방향 채널 블록 에러 율을 사용할 수 있다.Optionally, again, under the assumption that the link is somewhat balanced, the code rate being used in the reverse direction is insufficient, so that the code rate selection for the forward channel is lower than the most recent known code rate used on the reverse link. As indicated by what should be reduced, the base station can use the reverse channel block error rate.
요약summary
요약하면, 본 발명의 주된 이점은 (1) 이동 무선 데이터 통신 시스템에서 불리한 조건을 가진 대부분의 이동 유니트가 매우 낮은 코드 율의 사용을 통해 받아들일 수 있는 역방향 링크 에러 성능을 얻을 수 있도록 하는 것과, (2) 낮은 코드 율로부터 야기되는 용량 악화를 불리한 조건을 갖지 않는 이동 유니트의 모든 송신에 초래함이 없이, 셀룰러 무선 통신 시스템 내의 대다수 송신을 포함하는 것이다. 본 발명의 유일한 특성 중 일부는,In summary, the main advantages of the present invention are (1) to enable most mobile units with adverse conditions in mobile wireless data communication systems to obtain acceptable reverse link error performance through the use of very low code rates; (2) Includes the majority of transmissions in a cellular wireless communication system, without causing capacity degradation resulting from low code rates to all transmissions of mobile units that do not have adverse conditions. Some of the unique features of the present invention,
(1) 이동 무선 데이터 통신 시스템의 역방향 링크에서 사용된 가변 율의 코딩과,(1) variable rate coding used in the reverse link of a mobile wireless data communication system,
(2) 기지국에서의 최소한의 받아들일 수 있는 성능 레벨을 제공하기 위하여, 이동 전력 제어에 집적된 이동 유니트 코드 율 선택과,(2) mobile unit code rate selection integrated in mobile power control, to provide a minimum acceptable performance level at the base station;
(3) 송신될 데이터 량에 기초한 이동 유니트 코드 율 선택과,(3) mobile unit code rate selection based on the amount of data to be transmitted;
(4) 모든 코드 율을 디코드하도록 시도하고, 최상의 결과를 선택하는 것에 의한, 코드 율의 기지국 결정이다.(4) Base station determination of the code rate by attempting to decode all code rates and selecting the best result.
본 발명의 다수의 실시예가 설명되었다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 사상과 범주를 벗어남이 없이 많은 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 예컨대, 코드 율을 선택하기 위한 방법 및 알고리즘은, (1) 수신(순방향) 채널 블록 에러 율에 기초할 수 있고, (2) 송신(역방향) 채널 블록 에러 율에 기초할 수 있고, (3) 링크 내의 재-송신 율에 기초할 수 있고, (4) 이동 유니트의 공지된 특성, 및 기지국과 이러한 이동 유니트 사이의 채널의 측정으로부터 기지국에 의해 계산되어질 수 있고, 이후 이러한 이동 유니트에 송신된다. 또 다른 예로서, 오직 두 개의 코드 율만이 사용될 수 있거나, 또는 세 개 이상의 코드 율이 사용될 수 있다. 더욱이, 해당 분야에서 인식되는 바와 같이, 도 2A 및 도 2B의 단계가 도시된 순서는 절차의 결과에 영향을 미침이 없이 많은 경우에 변화될 수 있다. 또 다른 예로서, 본 발명은 통신 시스템의 역방향 링크와 마찬가지로 순방향 링크에서도 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 도시된 특별한 실시예에 의해 국한되지 않고, 첨부된 청구범위의 범주에 의해서만 제한됨을 이해해야 한다.A number of embodiments of the invention have been described. Nevertheless, it should be understood that many modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. For example, a method and algorithm for selecting a code rate may be based on (1) receive (forward) channel block error rate, (2) based on transmit (reverse) channel block error rate, and (3) It can be based on the re-transmission rate in the link, and (4) can be calculated by the base station from the known characteristics of the mobile unit, and the measurement of the channel between the base station and this mobile unit, and then transmitted to this mobile unit. As another example, only two code rates may be used, or three or more code rates may be used. Moreover, as will be appreciated in the art, the order in which the steps of FIGS. 2A and 2B are shown may be varied in many cases without affecting the outcome of the procedure. As another example, the present invention can be used on a forward link as well as a reverse link in a communication system. Accordingly, it is to be understood that the invention is not limited by the particular embodiments shown, but only by the scope of the appended claims.
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